Problemstilling

Com base do sistema de produto proposto e suas fronteiras, os dados que subsidiam a análise do ciclo de vida são pesquisados junto às bibliografias e, às vezes, nas equações de balaço de massa combinada com energia.

Segundo Moreira (2007), 64% do gás natural brasileiro é proveniente de diversas jazidas localizadas em alto mar, pertencentes à Bacia de Campos, no estado do Rio de Janeiro, e posteriormente processados na estação da Petrobrás denominada Cabiúnas, no município de Macaé, também no estado do Rio de Janeiro.

O gás, ainda na plataforma de petróleo, é pressurizado para que seja possível o transporte até a estação de processamento. Devido à pressurização, uma grande parte da água presente é condensada e separada de alguns gases mais pesados. Pode-se então considerar que o gás natural chega praticamente seco à usina de processamento.

A composição química do gás na chegada à estação de tratamento de Cabiúnas, segundo a Petrobras, é ilustrada na tabela 9.2.

Tabela 9.2 - Composição do gás ao chegar á usina de processamento de

Cabiúnas. Fonte: Petrobras

A primeira fase do processamento consiste na remoção e recuperação dos compostos de enxofre, principalmente do gás sulfídrico. Estes componentes devem ser eliminados não somente devido aos efeitos corrosivos, mas também por terem valor comercial após a recuperação.

Ainda de acordo com Moreira (2007), o teor de enxofre no gás natural, que chega às instalações de Cabiúnas, é de 3,6mg/m³. A equação química que reage à reação, segundo West (1980), é dada pela (9.1):

O H S Fe S H O Fe2 3 6 2 2 2 3 6 2 2 + → + (9.1)

O enxofre removido do gás é retido por adsorção em leito de ferro na forma de sulfeto de ferro. Quando o leito está saturado pode ser parcialmente recuperado por oxidação de acordo com a equação química (9.2) dada a seguir.

S O Fe O S Fe 3 2 6 2 2 3 + 2 → 2 3 + (9.2)

O enxofre produzido tem valor comercial por ser matéria-prima utilizada na fabricação de ácido sulfúrico. A fig. 9.4 ilustra esquematicamente a fase de remoção e recuperação do enxofre e demais processos sofridos pelo gás natural.

Figura 9.4. Esquema dos processos sofridos pelo gás natural no terminal de Cabiúnas.

Após a remoção do enxofre, o processo é divido em duas unidades. Uma é a compressão (1) e a outra de purificação do gás natural (UPGN (1)). Na saída da compressão (1) a fase gás (2) é então enviado à refinaria de Duque de Caxias (REDUC) a aproximadamente 184km, por gasoduto denominado GASDUC II que apresenta 20

polegadas de diâmetro interno e opera desde 1996. A fase líquida (3), refere-se à unidade de recuperação de líquidos (URL) (site: www.gasnet.com.br, acessado em 12 de março de 2010).

Na unidade de purificação de gás natural (UPGN (1)), ocorre a separação do metano (fase gás) dos demais hidrocarbonetos em especial etano, butano e propano, todos na fase líquida, razão pela qual são conhecidos como os líquidos do gás natural.

As Unidades de Recuperação de Líquidos (URL) e as UPGN's 1 e 2 utilizam o processo de Absorção Refrigerada para a separação do gás processado dos Líquidos de Gás Natural (LGN). Por esse processo, a recuperação dos componentes pesados do gás ocorre pela absorção física, promovida pelo contato com um óleo de absorção, geralmente um hidrocarboneto líquido com peso molecular na faixa entre 100 e 180g/gmol (MAlA, 2000).

Uma vez ocorrida a absorção pelo óleo, a pressão de vapor do componente no óleo é menor que sua pressão parcial no gás, ocorrendo a transferência de massa, com liberação de energia e consequente aumento de temperatura. Quando a pressão é reduzida, os componentes leves são liberados do óleo, ficando retidos apenas os hidrocarbonetos mais pesados. Para maior eficiência da absorção, o contato entre o óleo de absorção e o gás ocorre em uma torre onde o óleo é admitido pelo topo e o gás pelo fundo isto é, em contracorrentes. A eficiência de absorção também depende, entre outros fatores, da pressão, da temperatura de operação do sistema e das quantidades relativas de gás e óleo de absorção.

Ao final, refrigera-se o óleo, que nesta fase está rico em hidrocarbonetos pesados, seguido do processo de fracionamento em colunas, visando a sua recuperação para posterior reutilização no processo. Geralmente o fluido refrigerante utilizado neste tipo de processo é o propano.

As recuperações comumente obtidas nas UPGN's, que utilizam essa tecnologia, são apresentadas na tabela 9.3, e as recuperações comumente obtidas na URL estão apresentadas na tabela 9.4.

Componente Recuperação (% molar)

Etano 50

Propano 90 a 95

Butano e mais pesados 100

Tabela 9.3 - Ilustra a fração molar recuperada na UPGN pela absorção

refrigerada. Fonte: Maia, 2000

Componente Recuperação (% molar)

Etano 90

Propano Butano e mais pesados

100

Tabela 9.4 - Ilustra a fração molar recuperada na URL pela absorção

refrigerada, Fonte: Maia, 2000

A UPGN (3) utiliza o processo de Turbo Expansão para a separação do metano o que difere um pouco do já descrito. O processo de Turbo Expansão consiste no resfriamento seguido de expansão, o que provoca acentuada queda na temperatura e consequente condensação dos hidrocarbonetos (MAIA 2000).

A tabela 9.5 mostra a recuperação que ocorre na UPGN (3) pelo processo de Turbo expansão.

Componente Recuperação (% molar)

Etano 85

Propano 99

Butano e mais pesados 100

Tabela 9.5 - Fração molar recuperada na UPGN (3) - Turbo expansão.

Fonte: Maia, 2000

Por outro lado, o metano separado de outros hidrocarbonetos é comprimido na unidade de compressão (2) e também transportado para a refinaria Duque de Caxias (REDUC), a uma distância de 182,1km, pelo gasoduto denominado GASDUC I, cujo diâmetro é 16 polegadas (site: www.gasnet.com.br, acessado em 12 de março de 2010.

Na saída, este gás se mistura ao oriundo do GÁSDUC I e após compressão abastece o mercado brasileiro.

A fig. 9.5 ilustra os processos sofridos pelo gás natural ao chegar à Reduc.

Figura 9.5. Processos que o gás natural sofre na Reduc

Acredita-se que não tenha ocorrido nenhuma modificação no processo acima além de vazões maiores, tendo em vista que, em 3 de fevereiro do presente ano, entrou em operação o GASDUC III , considerado o maior da América do Sul, construído com tubos de 38 polegadas de diâmetro interno (equivalente a 96,5cm) e capacidade de transportar 40 milhões de m³ ao dia, ligando também o terminal de Cabiúnas à REDUC. Apesar dos esforços, não foi possível confirmar por diversas fontes se houve uma considerável alteração no processo devido à entrada, em operação, do GASDUC III.

Após a compressão na REDUC, o gás natural é enviado a diversos pontos de consumo no país, principalmente para a cidade de São Paulo.

O engenheiro Walter Luís Lopes, responsável pelo planejamento de redes da Comgás, em resposta ao email datado de 30 de março de 2010, afirma que:

“O gás que hoje abasteue a uidade de São Paulo vem da Bauia de Campos. É prouessado na REDUC, e injetado no gasoduto GASVOL (18”, 95km), que entra na estação de uompressão de Volta Redonda (ESVOL). Esta estação uomprime o gás e o injeta finalmente no GASPAL (22”, 325 km) que o entrega em São Paulo (Capuava). Após a estação de Volta Redonda, não existem mais estações de uompressão neste gasoduto.”

A fig. 9.6 ilustra o sistema de gasoduto sudeste, responsável pela distribuição do gás natural ao município de São Paulo oriundo da cidade de Campos, no estado do Rio de Janeiro.

Figura 9.6. Sistema de gasodutos sudeste. Fonte: Comgás

A fig. 9.7 ilustra os diversos gasodutos existentes e projetados para o estado de São Paulo com as diversas estações de rebaixamento da pressão, city gates para as linhas de distribuição.

Figura 9.7. Ilustração da malha dos gasodutos no estado de S.Paulo. Fonte: Comgás.